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防爆离心风机振动干扰力的解析

离心风机的振动是用户和制造厂家共同关注的问题。振动超标,会使轴承温度上升,磨损加剧,严重的还会使地脚螺栓断裂,轴承箱体开裂,甚至会使叶轮开裂和解体。减小振动的最好办法是进行动平衡:叶轮平衡和整机动平衡。为什么叶轮在动平衡机上达到标准,还要进行整机动平衡,因为风机的振动是由周期性的干扰力产生。根据机械振动的公式:X=-F/K,在弹性形变范围之内,振动的大小X与干扰力F成正比,与系统的刚性K成反比。

1、首先,检查风机轴承温度32度,声音正常,利用轴承脉冲检测仪测得DB值21,DC值9,初步判断轴承情况良好。

2、检查地脚螺栓紧固完好,其他部件无异常响声。

3、其次,拆卸联轴器防护罩,检查联轴器同心度,测量得高度偏差0.45mm.角度偏差0.78mm,同心度较差,调整电机端垫片,最终调得联轴器高度偏差0.13mm,角度偏差O.lOmm,因为采用的是使用梅花型减震垫的八角形联轴器,偏差数值稍大,但在允许范围内。

1、 偏心干扰力

由于制造误差和材料不均匀等因素,使叶轮的质心不在叶轮的圆心上,有一个偏移量e(e=OP,方向从O到P)。就使得叶轮运转时产生一个离心力,也叫偏心干扰力(见图1)。假设叶轮转子的质量为m,角速度为ω,则偏心干扰力F=meω。而ω=nπ/30。

2、 气动干扰力

(1) 轮盘、轮盖的晃动干扰

轮盘、轮盖的端面跳动要控制在一定的要求内,目的就是要减小因晃动产生的干扰。轮盘、轮盖的晃动将会在轴向产生周期性的干扰力,通过空气的传动,机壳也会产生振动。(见图2)

(2)反馈气流的干扰力

离心风机的叶轮与集流器(进风口)之间有一定的间隙,该间隙的存在,就使一部分气流回流。这部分气流可以叫做反馈气流。反馈气流的稳定与否,也将影响风机的振动。所以,安装时要求叶轮与进风口之间四周的间隙均匀,重叠量要保证,目的就是使反馈气流最小并稳定,以减小离心风机的振动。一般来说,反馈气流越小,离心风机功效越高,反之离心风机功效就低 。

(3)机壳内压力分布差异

叶轮运行时,向四周输送的风量是一样的,但受机壳的限制,风只能向一个方向移动。因机壳各部位的空气压力不一样。如果风机在平稳状态下运行时,风机内的压力分布就比较稳定,对风机的振动干扰比较小。但随着运行情况的改变,如转速、风门开度等,都会使风机内的压力分布产生变化,从而引起振动变化。这就是为什么改变风门、转速时振动会增大或减小的原因之一。该干扰存在于运行状态情况的变化之中。

3、材料刚性对振动的影响

1) 长期处于振动超标的情况下运行,会引起材料刚性的下降。如同样是SF-DF4-72风机,某厂的离心风机由于一直振动超标,轴承座较疲劳。当磨损修复后配重,其所需的配重块就较小,说明轴承座的刚性小;而福建某厂振动一直很好,当磨损修复后配重,其所需的配重块就较大,说明轴承座的刚性好。

2) 风机振动超标,底座刚性太好,会引起轴承箱体的开裂。某厂的高温风机,一直处在振动超标的状况下运行,固定端的地脚螺栓完好,测出的振动值也比非固定端小,但固定端的轴承箱体却开裂了。非固定端的地脚螺栓较松,甚至有两根断了,测出的振动值也比固定端大,但轴承箱体完好。

4 结论

离心风机的动平衡首要的条件是风机要运行在弹性形变范围之内,其次是振动干扰力要在稳定的状态下。在这样的条件下,初始的振动数据和试重振动数据才是可靠、可用的,风机系统复杂的空间力系才可以简化为“质量-弹簧系”,符合X=-F/K的要求,风机的动平衡也就变得容易和简单了。